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Article

1 - INTERACTIONS LUMIÈRE/MATIÈRE

2 - MÉCANISMES D'ÉMISSION ET D'ABSORPTION DE LUMIÈRE DANS LES SEMI-CONDUCTEURS

  • 2.1 - Densité de charges dans un matériau semi-conducteur
  • 2.2 - Influence des impuretés
  • 2.3 - Types de génération-recombinaison

3 - PHOTOCONDUCTIVITÉ DES MATÉRIAUX SEMI-CONDUCTEURS

4 - PHOTOCOMMUTATEURS POUR APPLICATIONS HYPERFRÉQUENCES

5 - PHOTOMÉLANGE POUR APPLICATIONS JUSQU'AU TÉRAHERTZ

6 - ÉCHANTILLONNAGE OPTIQUE DE SIGNAUX HYPERFRÉQUENCES

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : E3335 v1

Conclusion
Optoélectronique-hyperfréquence - Contrôle optique de fonctions électroniques

Auteur(s) : Charlotte TRIPON-CANSELIET

Date de publication : 10 janv. 2014

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RÉSUMÉ

Le présent article décrit les interactions entre une onde lumière et un matériau semi-conducteur en vue de la réalisation de nouvelles fonctions hyperfréquences commandées optiquement. Ce nouvel axe de recherche, conduisant à une nouvelle famille de dispositifs, englobe la photoconductivité dans les semi-conducteurs aux structures tri-, bi- et monodimensionnelles pour des applications allant de la génération de signaux hyperfréquences à l'échantillonnage de ces mêmes signaux.

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ABSTRACT

Microwave photonics. Optical control of electronic functions

The present document addresses the interactions between a lightwave and a semiconductor material aiming at the realization of new optically controlled microwave functions. This new research axis, driving a new family of microwave devices, deals mainly with the photoconductivity in semiconductors with three-bi-and one-dimensional structures for applications covering from the generation of microwave signals to the sampling of those signals.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Un des enjeux des futurs systèmes électroniques, et en particulier des systèmes hyperfréquences, est lié à la capacité de ces derniers à s'adapter à des environnements spectraux extrêmement denses et évolutifs. Cette adaptativité des systèmes se traduit soit par la capacité de traiter des signaux de bandes passantes de plus en plus larges soit par la possibilité de se reconfigurer très rapidement pour adapter sa bande de fréquence de fonctionnement à l'environnement spectral. Ces capacités de reconfiguration ultrarapide passent par la notion de routage ou de commutation hyperfréquence. L'approche la plus prometteuse pour commander avec beaucoup de précision temporelle ces dispositifs est d'utiliser une impulsion optique, qui présente le double avantage de l'immunité électromagnétique et de gigue temporelle de l'ordre de la femtoseconde. Il devient donc nécessaire de maîtriser les interactions entre une onde lumineuse et un matériau. Du fait de la nature fondamentalement différente des matériaux existants (isolant, conducteur, semi-conducteur), des interactions de nature différente peuvent intervenir avec ces matériaux lorsqu'ils sont soumis à un flux de photons dans une gamme de longueur d'onde allant des rayons X à l'infrarouge lointain. Ces interactions peuvent être retranscrites au travers différentes modifications de propagation de l'onde électromagnétique incidente pour lesquelles cette onde sera réfléchie, absorbée ou réfractée par cette matière.

Le présent article a pour objectifs de décrire les interactions d'une onde lumineuse avec des matériaux semi-conducteurs puis d'identifier les nouvelles fonctions hyperfréquences commandables optiquement. Le premier paragraphe est consacré aux principales interactions lumière/matière, il est suivi d'un paragraphe consacré aux mécanismes d'émission et d'absorption de lumière dans les matériaux semi-conducteurs. Le troisième paragraphe traite de la photoconductivité des matériaux semi-conducteurs. Enfin, les paragraphes suivants couvrent le domaine des nouvelles fonctions hyperfréquences commandées optiquement, en particulier du photomélange et de l'échantillonnage de signaux micro-ondes.

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KEYWORDS

light-matter interaction   |   photoconductivity

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e3335


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7. Conclusion

Le domaine des interactions lumière/matériaux semi-conducteurs ouvre de nouvelles perspectives pour la réalisation de fonctions hyperfréquences commandées optiquement. De plus la miniaturisation et l'essor des nanotechnologies favorisent le développement des études des propriétés électromagnétiques hyperfréquences des nanomatériaux 1D et 2D  de type nanotubes de carbone (NTC ou en anglais CNT (Carbon NanoTubes), nanofils semi-conducteurs, nanostructures 2D, incluant le graphène, les nanorods et la nanostructuration de semi-conducteurs) conjointement avec l'étude de nouvelles fonctions RF, sub-mm et THz utilisant ces nanomatériaux (génération, contrôle, déphasage, mélange...) ainsi que la plasmonique RF et les nouvelles architectures de dispositifs RF exploitant les interactions localisées lumière/semi-conducteurs.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - SALEH (B.E.A.), TEICH (M.C.) -   Fundamentals of photonics.  -  Wiley Interscience.

  • (2) - VIGNAUD (D.) et al -   Electron lifetime of heavily Be-doped InGaAs as a function of growth temperature and doping density.  -  Applied Physics Letters, 80, no 22, p. 4151-4153, juin 2002.

  • (3) - YONEYAMA (M.) et al -   A differential photoconductive and gate with Be-doped low-temperature-grown InGaAs-InAlAs MQW MSM-PD's.  -  IEEE Journal of Quantum Electronics, 33, no 8, p. 1308-1315, août 1997.

  • (4) - SUKHOTON (M.) et al -   Picosecond photocarrier-lifetime in ErAs : InGaAs at 1,55 μm.  -  Applied Physics Letters, 83, no 19, p. 3921-3923, nov. 2003.

  • (5) - BERTULIS (K.), KROTKUS (A.), ALEKSEJENKO (G.), PACEBUTAS (V.), ADOMAVICIUS (R.) et al -   GaBiAs : a material for optoelectronic terahertz devices.  -  Appl. Phys. Lett., 88, p. 201112 (2006).

  • (6)...

1 Sites Internet

Société Française d'Optique, Club optique et micro-ondes http://www.sfoptique.org/SFO/club-omw/

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2 Événements

IEEE International Topical Meeting on Microwave Photonics http://www.ieee/conferences_events

International Asia-Pacific Microwave Photonics Conference (APMP)

IEEE European Microwave Conference (EuMC) http://www.eumweek.com)

IEEE International Microwave Symposium (IMS) http://www.imsconferences.com

SPIE Photonics Europe http://www.spie.org/photonics-europe.html

SPIE Photonics West http://www.spie.org

HAUT DE PAGE

3 Brevets

Quelques brevets sur les photocommutateurs hyperfréquences

ALQUIÉ (.G), CHAZELAS (J.), COUTAZ (J.-L.), DECOSTER (D.), FORMONT (S.), MAGNIN (V.), ROUX (J.-F.), TRIPON-CANSELIET (Ch.). – Dispositif pour confiner l'onde optique de commande dans la zone active d'un dispositif électronique à commande optique, FR2908569 (A1), 16 mai 2008

FORMONT (S.), CHAZELAS (J.), ALGANI (C.), ALQUIE (G.), CANSELIET (Ch.), DESHOURS (F.). – Commutateur...

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